国家重点实验室是依托一级法人单位建设、具有相对独立的人事权和财务权的科研实体。 其作为国家科技创新体系的重要组成部分，是国家组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展高层次学术交流的重要基地，实验室实行“开放、流动、联合、竞争”的运行机制。 国务院组成部门（行业）或地方省市科技管理部门是国家重点实验室的行政主管部门，实验室的依托单位以中科院各研究所、重点大学为主体。
2003年前后科技部设立了“省部共建国家重点实验室培育基地”计划，作为培育基础研究“国家队”的“预备队”，以进一步加强地方与国家在基础研究方面的衔接。2018年6月25日，科技部发布《关于加强国家重点实验室建设发展的若干意见》，到2020年，实验室数量总量保持在700个左右。截至目前，获批的国家重点实验室目录如下：
一、国家重点实验室（依托单位）：
天然药物及仿生药物国家重点实验室（北京大学）
蛋白质工程和植物基因工程国家重点实验室（北京大学）
稀土材料化学及应用国家重点实验室（北京大学）
核物理与核技术国家重点实验室（北京大学）
人工微结构和介观物理国家重点实验室（北京大学）
湍流与复杂系统国家重点实验室（北京大学）
区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室（北京大学、上海交通大学）
家蚕基因组学国家重点实验室（西南大学）
化工资源有效利用国家重点实验室（北京化工大学）、有机无机复合材料国家重点实验室（北京化工大学）
轨道交通控制与安全国家重点实验室（北京交通大学）
新金属材料国家重点实验室（北京科技大学）、钢铁冶金新技术国家重点实验室（北京科技大学）
认知神经科学与学习国家重点实验室（北京师范大学）
地表过程与资源生态国家重点实验室（北京师范大学）
网络与交换技术国家重点实验室（北京邮电大学）
信息光子学与光通信国家重点实验室（北京邮电大学）
精细化工国家重点实验室（大连理工大学）
工业装备结构分析国家重点实验室（大连理工大学）
海岸和近海工程国家重点实验室（大连理工大学）
电子薄膜与集成器件国家重点实验室（电子科技大学）
旱区作物逆境生物学国家重点实验室（西北农林科技大学）
轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（东北大学）
流程工业综合自动化国家重点实验室（东北大学）
纤维材料改性国家重点实验室（东华大学）
毫米波国家重点实验室（东南大学）
生物电子学国家重点实验室（东南大学）
移动通信国家重点实验室（东南大学）
医学神经生物学国家重点实验室（复旦大学）
遗传工程国家重点实验室（复旦大学）
专用集成电路与系统国家重点实验室（复旦大学）
应用表面物理国家重点实验室（复旦大学）
化学生物传感与计量学国家重点实验室（湖南大学）
汽车车身先进设计制造国家重点实验室（湖南大学）
生物反应器工程国家重点实验室（华东理工大学）
亚热带建筑科学国家重点实验室（华南理工大学）
发光材料与器件国家重点实验室（华南理工大学）
制浆造纸工程国家重点实验室（华南理工大学）
煤燃烧国家重点实验室（华中科技大学）
数字制造装备与技术国家重点实验室（华中科技大学）
材料成形与模具技术国家重点实验室（华中科技大学）
激光技术国家重点实验室（华中科技大学）
农业微生物学国家重点实验室（华中农业大学）
作物遗传改良国家重点实验室（华中农业大学）
理论化学计算国家重点实验室（吉林大学）
无机合成与制备化学国家重点实验室（吉林大学）
超分子结构与材料国家重点实验室（吉林大学）
汽车动态模拟国家重点实验室（吉林大学）
超硬材料国家重点实验室（吉林大学）
功能有机分子化学国家重点实验室（兰州大学）
医药生物技术国家重点实验室（南京大学）
现代配位化学国家重点实验室（南京大学）
计算机软件新技术国家重点实验室（南京大学）
内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室（南京大学）
固体微结构物理国家重点实验室（南京大学）
天然药物活性组分与药效国家重点实验室（中国药科大学）
作物遗传与种质创新国家重点实验室（南京农业大学）
元素有机化学国家重点实验室（南开大学）
药物化学生物学国家重点实验室（南开大学） [2]
摩擦学国家重点实验室（清华大学）
汽车安全与节能国家重点实验室（清华大学）
水沙科学与水利水电工程国家重点实验室（清华大学）
新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室（清华大学）
电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室（清华大学）
微波与数字通信技术国家重点实验室（清华大学）
智能技术与系统国家重点实验室（清华大学）
晶体材料国家重点实验室（山东大学）
微生物技术国家重点实验室（山东大学）
医学基因组学国家重点实验室（上海交通大学）
海洋工程国家重点实验室（上海交通大学）
机械系统与振动国家重点实验室（上海交通大学）
金属基复合材料国家重点实验室（上海交通大学）
口腔疾病研究国家重点实验室（四川大学）
生物治疗国家重点实验室（四川大学）
高分子材料工程国家重点实验室（四川大学）
水力学与山区河流开发保护国家重点实验室（四川大学）
内燃机燃烧学国家重点实验室（天津大学）
精密测试技术及仪器国家重点实验室（清华大学、天津大学）
海洋地质国家重点实验室（同济大学）
污染控制与资源化研究国家重点实验室（南京大学、同济大学）
水资源与水电工程科学国家重点实验室（武汉大学）
测绘遥感信息工程国家重点实验室（武汉大学）
材料复合新技术国家重点实验室（武汉理工大学）
硅酸盐建筑材料国家重点实验室（武汉理工大学）
综合业务网理论及关键技术国家重点实验室（西安电子科技大学）
机械制造系统工程国家重点实验室（西安交通大学）
金属材料强度国家重点实验室（西安交通大学）
电力设备电气绝缘国家重点实验室（西安交通大学）
动力工程多相流国家重点实验室（西安交通大学）
牵引动力国家重点实验室（西南交通大学）
固体表面物理化学国家重点实验室（厦门大学）
近海海洋环境科学国家重点实验室（厦门大学）
传染病诊治国家重点实验室（浙江大学）
硅材料国家重点实验室（浙江大学）
流体传动及控制国家重点实验室（浙江大学）
能源清洁利用国家重点实验室（浙江大学）
工业控制技术国家重点实验室（浙江大学）
计算机辅助设计与图形学国家重点实验室（浙江大学）
现代光学仪器国家重点实验室（浙江大学）
化学工程联合国家重点实验室（天津大学、清华大学、华东理工大学、浙江大学）
地质过程与矿产资源国家重点实验室（中国地质大学）
深部岩土力学与地下工程国家重点实验室（中国矿业大学）
煤炭资源与安全开采国家重点实验室（中国矿业大学）
农业生物技术国家重点实验室（中国农业大学、香港中文大学）
植物生理学与生物化学国家重点实验室（中国农业大学）
油气资源与探测国家重点实验室（中国石油大学）
粉末冶金国家重点实验室（中南大学）
华南肿瘤学国家重点实验室（中山大学）
眼科学国家重点实验室（中山大学）
有害生物控制与资源利用国家重点实验室（中山大学）
光电材料与技术国家重点实验室（中山大学）
机械传动国家重点实验室（重庆大学）
煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室（重庆大学）
输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）
生物地质与环境地质国家重点实验室（中国地质大学（武汉））
软件开发环境国家重点实验室（北京航空航天大学）
虚拟现实技术与系统国家重点实验室（北京航空航天大学）
爆炸科学与技术国家重点实验室（北京理工大学）
机器人技术与系统国家重点实验室（哈尔滨工业大学）
现代焊接生产技术国家重点实验室（哈尔滨工业大学）
城市水资源与水环境国家重点实验室（哈尔滨工业大学）
凝固技术国家重点实验室（西北工业大学）
机械结构力学及控制国家重点实验室（南京航空航天大学）
食品科学与技术国家重点实验室（江南大学、南昌大学）
水稻生物学国家重点实验室（中国水稻研究所、浙江大学）
水文水资源与水利工程科学国家重点实验室（河海大学、南京水利科学研究院）
集成光电子学国家重点实验室（清华大学、吉林大学、中国科学院半导体研究所）
环境模拟与污染控制国家重点实验室（清华大学、中国科学院生态环境研究中心、北京大学、北京师范大学）
病毒学国家重点实验室（武汉大学、中国科学院武汉病毒研究所）
分子动态与稳态结构国家重点实验室（中国科学院化学研究所、北京大学）
遥感科学国家重点实验室（中国科学院遥感应用研究所、北京师范大学）
火灾科学国家重点实验室（中国科学技术大学）
中药质量研究国家重点实验室（澳门大学、澳门科技大学）、模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室（澳门大学）、智慧城市物联网国家重点实验室（澳门大学）
海洋污染国家重点实验室（香港城市大学、香港浸会大学、香港中文大学、香港理工大学、香港科技大学、香港大学）
组分中药国家重点实验室（天津中医药大学）
大陆动力学国家重点实验室（西北大学）
油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学、西南石油大学）
地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学）
材料化学工程国家重点实验室（南京工业大学）
亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室（燕山大学）
量子光学与光量子器件国家重点实验室（山西大学）
作物生物学国家重点实验室（山东农业大学）
呼吸疾病国家重点实验室（广州医科大学）
医学免疫学国家重点实验室（中国人民解放军海军军医大学）
创伤、烧伤与复合伤研究国家重点实验室（中国人民解放军陆军军医大学）
肿瘤生物学国家重点实验室（中国人民解放军空军军医大学）
热带作物生物技术国家重点实验室（中国热带农业科学院）
动物营养学国家重点实验室（中国农业科学院畜牧研究所、中国农业大学）
半导体超晶格国家重点实验室（中国科学院半导体研究所）
应用光学国家重点实验室（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所）
稀土资源利用国家重点实验室（中国科学院长春应用化学研究所）
电分析化学国家重点实验室（中国科学院长春应用化学研究所）
催化基础国家重点实验室（中国科学院大连化学物理研究所）
大气边界层物理和大气化学国家重点实验室（中国科学院大气物理研究所）
大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（中国科学院大气物理研究所）
资源与环境信息系统国家重点实验室（中国科学院地理科学与资源研究所）
环境地球化学国家重点实验室（中国科学院地球化学研究所）
矿床地球化学国家重点实验室（中国科学院地球化学研究所）
黄土与第四纪地质国家重点实验室（中国科学院地球环境研究所）
岩石圈演化国家重点实验室（中国科学院地质与地球物理研究所）
生物膜与膜生物工程国家重点实验室（中国科学院动物研究所）
计划生育生殖生物学国家重点实验室（中国科学院动物研究所）
农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室（中国科学院动物研究所）
结构化学国家重点实验室（中国科学院福建物质结构研究所）
微细加工光学技术国家重点实验室（中国科学院光电技术研究所）
有机地球化学国家重点实验室（中国科学院广州地球化学研究所）
生化工程国家重点实验室（中国科学院过程工程研究所）
多相复杂系统国家重点实验室（中国科学院过程工程研究所）
冻土工程国家重点实验室（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所）
冰冻圈科学国家重点实验室（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所）
分子反应动力学国家重点实验室（中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院化学研究所）
高分子物理与化学国家重点实验室（中国科学院化学研究所、中国科学院长春应用化学研究所）
金属腐蚀与防护国家重点实验室（中国科学院金属研究所）
空间天气学国家重点实验室（中国科学院空间科学与应用研究中心）
遗传资源与进化国家重点实验室（中国科学院昆明动物研究所）
植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室（中国科学院昆明植物研究所）
羰基合成与选择氧化国家重点实验室（中国科学院兰州化学物理研究所）
固体润滑国家重点实验室（中国科学院兰州化学物理研究所）
非线性力学国家重点实验室（中国科学院力学研究所）
湖泊与环境国家重点实验室（中国科学院南京地理与湖泊研究所）
现代古生物学和地层学国家重点实验室（中国科学院南京地质古生物研究所）
土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）
计算机科学国家重点实验室（中国科学院软件研究所）
煤转化国家重点实验室（中国科学院山西煤炭化学研究所）
强场激光物理国家重点实验室（中国科学院上海光学精密机械研究所）
高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室（中国科学院上海硅酸盐研究所）
红外物理国家重点实验室（中国科学院上海技术物理研究所）
分子生物学国家重点实验室（中国科学院上海生命科学研究院）
神经科学国家重点实验室（中国科学院上海生命科学研究院）
植物分子遗传国家重点实验室（中国科学院上海生命科学研究院）
信息功能材料国家重点实验室（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）
新药研究国家重点实验室（中国科学院上海药物研究所）
金属有机化学国家重点实验室（中国科学院上海有机化学研究所）
生命有机化学国家重点实验室（中国科学院上海有机化学研究所）
机器人学国家重点实验室（中国科学院沈阳自动化研究所）
城市和区域生态国家重点实验室（中国科学院生态环境研究中心）
环境化学与生态毒理学国家重点实验室（中国科学院生态环境研究中心）
脑与认知科学国家重点实验室（中国科学院生物物理研究所）
生物大分子国家重点实验室（中国科学院生物物理研究所）
声场与声信息国家重点实验室（中国科学院声学研究所）
科学与工程计算国家重点实验室（中国科学院数学与系统科学研究院）
黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室（中国科学院、水利部水土保持研究所）
淡水生态与生物技术国家重点实验室（中国科学院水生生物研究所）
微生物资源前期开发国家重点实验室（中国科学院微生物研究所）
波谱与原子分子物理国家重点实验室（中国科学院武汉物理与数学研究所）
岩土力学与工程国家重点实验室（中国科学院武汉岩土力学研究所）
表面物理国家重点实验室（中国科学院物理研究所）
超导国家重点实验室（中国科学院物理研究所）
磁学国家重点实验室（中国科学院物理研究所）
瞬态光学与光子技术国家重点实验室（中国科学院西安光学精密机械研究所）
植物细胞与染色体工程国家重点实验室（中国科学院遗传与发育生物学研究所）
植物基因组学国家重点实验室（中国科学院微生物研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所）
系统与进化植物学国家重点实验室（中国科学院植物研究所）
植被与环境变化国家重点实验室（中国科学院植物研究所）
模式识别国家重点实验室（中国科学院自动化研究所）
石油化工催化材料与反应工程国家重点实验室（中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院）
金属挤压与锻造装备技术国家重点实验室（中国重型机械研究院有限公司）
新农药创制与开发国家重点实验室（沈阳化工研究院）
机车和动车组牵引与控制国家重点实验室（中国铁道科学研究院集团有限公司、中国南车股份有限公司、中国北车股份有限公司）
提高石油采收率国家重点实验室（中国石油勘探开发研究院）
土壤植物机器系统技术国家重点实验室（中国农业机械化科学研究院）
建筑安全与环境国家重点实验室（中国建筑科学研究院）
生物源纤维制造技术国家重点实验室（中国纺织科学研究院）
工业产品环境适应性国家重点实验室（中国电器科学研究院）
汽车NVH及安全控制国家重点实验室（中国汽车工程研究院有限公司、重庆长安汽车股份有限公司）
绿色建筑材料国家重点实验室（中国建筑材料科学研究总院）
电网安全与节能国家重点实验室（中国电力科学研究院）
特种纤维复合材料国家重点实验室（中材科技股份有限公司）
桥梁工程结构动力学国家重点实验室（重庆交通科研设计院）
混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室（冶金自动化研究设计院）
工业排放气综合利用国家重点实验室（西南化工研究设计院）
光纤通信技术和网络国家重点实验室（武汉邮电科学研究院）
创新药物与制药工艺国家重点实验室（上海医药工业研究院）
煤矿安全技术国家重点实验室（煤炭科学研究总院沈阳研究院）
先进成形技术与装备国家重点实验室（机械科学研究总院）
先进钢铁流程及材料国家重点实验室（钢铁研究总院）
无线移动通信国家重点实验室（电信科学技术研究院）
深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室（长沙矿冶研究院）
矿物加工科学与技术国家重点实验室（矿冶科技集团有限公司）
化学品安全控制国家重点实验室（中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院）
高速铁路轨道技术国家重点实验室（中国铁道科学研究院集团有限公司）
建设机械关键技术国家重点实验室（长沙建设机械科学研究院）
金属多孔材料国家重点实验室（西北有色金属研究院）
分子肿瘤学国家重点实验室（中国医学科学院肿瘤医院肿瘤研究所）
医学分子生物学国家重点实验室（中国医学科学院基础医学研究所）
实验血液学国家重点实验室（中国医学科学院血液学研究所）
病毒基因工程国家重点实验室（中国预防医学科学院病毒学研究所）
传染病预防控制国家重点实验室（中国疾病预防控制中心）
癌基因及相关基因国家重点实验室（上海市肿瘤研究所）
植物病虫害生物学国家重点实验室（中国农业科学院植物保护研究所）、棉花生物学国家重点实验室（中国农业科学院棉花研究所、河南大学）
家畜疫病病原生物学国家重点实验室（中国农业科学院兰州兽医研究所）
兽医生物技术国家重点实验室（中国农业科学院哈尔滨兽医研究所）
激光与物质相互作用国家重点实验室（西北核技术研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所）
宇航动力学国家重点实验室（中国西安卫星测控中心）
空气动力学国家重点实验室（中国空气动力研究与发展中心）
航天医学基础与应用国家重点实验室（中国航天员科研训练中心）
病原微生物生物安全国家重点实验室（中国人民解放军军事医学科学院）
蛋白质组学国家重点实验室（中国人民解放军军事医学科学院）
灾害天气国家重点实验室（中国气象科学研究院）
地震动力学国家重点实验室（中国地震局地质研究所）
卫星海洋环境动力学国家重点实验室（国家海洋局第二海洋研究所）
林木遗传育种国家重点实验室（中国林业科学研究院、东北林业大学）
无人机特种技术国家重点实验室
雷达信号处理国家重点实验室
精密热加工国家重点实验室
航空发动机气热动力国家重点实验室
并行与分布处理国家重点实验室
水声技术国家重点实验室
二、企业国家重点实验室：
企业国家重点实验室（依托单位）
硅沙资源利用国家重点实验室（北京仁创科技集团有限公司）
创新中药关键技术国家重点实验室（天士力制药集团股份有限公司）
矿山重型装备国家重点实验室（中信重工机械股份有限公司）
盾构及掘进技术国家重点实验室（中铁隧道集团有限公司）
新型钎焊材料与技术国家重点实验室（郑州机械研究所）
超硬材料磨具国家重点实验室（郑州磨料磨具磨削研究所有限公司）
炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室（中国平煤神马能源化工集团有限责任公司）
航空精密轴承国家重点实验室（洛阳LYC轴承有限公司）
先进耐火材料国家重点实验室（中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司）
车用生物燃料技术国家重点实验室（河南天冠企业集团有限公司）
电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室（中国洛阳电子装备试验中心、国防科技大学电子科学与工程学院）
长效缓控释和靶向制剂及技术国家重点实验室（山东绿叶制药股份有限公司）
中药制药新技术国家重点实验室（鲁南制药集团股份有限公司）
海洋涂料国家重点实验室（海洋化工研究院）
煤液化及煤化工国家重点实验室（兖矿集团有限公司）
高效能服务器和存储技术国家重点实验室（浪潮集团有限公司）
大型先进智能冲压设备国家重点实验室（济南二机床集团有限公司）
啤酒生物发酵工程国家重点实验室（青岛啤酒股份有限公司）
数字多媒体技术国家重点实验室（海信集团有限公司）
数字化家电国家重点实验室（海尔集团公司）
药物先导化合物研究国家重点实验室（上海药明康德新药开发有限公司）
移动网络和移动通讯多媒体技术国家重点实验室（深圳中兴通讯股份有限公司）
无线通信接入技术国家重点实验室（华为技术有限公司）
肉食品质量与安全控制国家重点实验室（厦门银祥集团有限公司）
稀有金属分离与综合利用国家重点实验室（广州有色金属研究院）
畜禽育种国家重点实验室（广东省农业科学院畜牧研究所）
太阳能光伏发电技术国家重点实验室（英利集团）
稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室（贵研铂业股份有限公司）
钒钛资源综合利用国家重点实验室（攀钢集团有限公司）
全断面掘进机国家重点实验室（北方重工集团有限公司）
软件架构新技术国家重点实验室（东软集团股份有限公司）
高档数控机床国家重点实验室（沈阳机床（集团）有限责任公司）
药物制剂新技术国家重点实验室（扬子江药业集团有限公司）
深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室（淮南矿业（集团）有限责任公司）
水力发电设备国家重点实验室（哈尔滨电站设备集团公司）
浮法玻璃新技术国家重点实验室（蚌埠玻璃工业设计研究院、中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司）
生物质能源酶解技术国家重点实验室（广西明阳生化科技股份有限公司）
种苗生物工程国家重点实验室（宁夏林业研究所有限公司）
汽车用钢开发与应用技术国家重点实验室（中国宝武钢铁集团有限公司）
大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室（天水电气传动研究所有限公司）
三、省部共建国家重点实验室：
省部共建超声医学工程国家重点实验室（重庆医科大学）
省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室（重庆交通大学）
省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室（石家庄铁道大学）
省部共建环境友好能源材料国家重点实验室（西南科技大学）
省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室（河北农业大学）
省部共建核资源与环境国家重点实验室（东华理工大学）
省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室（上海大学）
省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室（兰州理工大学）
省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室（武汉科技大学）
省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室（昆明理工大学）
省部共建茶树生物学与资源利用国家重点实验室（安徽农业大学）
省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室（天津工业大学）
省部共建食品营养与安全国家重点实验室（天津科技大学）
省部共建药用植物功效与利用国家重点实验室（贵州医科大学）
省部共建中亚高发病成因与防治国家重点实验室
省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室（河南农业大学）
省部共建食管癌防治国家重点实验室（郑州大学）
省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室（河南大学）
省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室 （湖北大学）
省部共建放射医学与辐射防护国家重点实验室（苏州大学）
省部共建生物多糖纤维成形与生态纺织国家重点实验室（青岛大学）
省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室（内蒙古大学）
省部共建西部绿色建筑国家重点实验室（西安建筑科技大学）
省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室（云南大学、云南农业大学）
省部共建生物基材料与绿色造纸国家重点实验室（齐鲁工业大学（山东省科学院）
省部共建深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室 (安徽理工大学)
西北旱区生态水利国家重点实验室（西安理工大学）
省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室（广东工业大学）
省部共建精细爆破国家重点实验室(江汉大学)
省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室(武汉纺织大学)